Целью работы является сопоставление параметров циклов АБХМД при различных температурах указанных выше внешних источников теплоты.

В данной работе осуществляется сопоставление параметров циклов АБХМД с параллельным, прямоточным и противоточным движением раствора через ступени генератора, действительные циклы которых представлены на рис. 1. Циклы построены в диаграмме £ — h, где £ — концентрация, h — энтальпия рабочего вещества. Обозначения узловых точек циклов одинаковые для всех типов указанных машин: 1 — состояние кипения воды в испарителе; 2 — состояние слабого раствора на выходе из абсорбера; 3_н — состояние воды на выходе из конденсатора; 3в — состояние конденсата на выходе из генератора низкого давления (ГНД); 4н — состояние раствора на входе из (ГНД); 4_в — состояние раствора на выходе из генератора высокого давления (ГВД); 5_н,5_в — состояния раствора в начале процессов кипения в ГНД и ГВД. Основные процессы цикла: 8_н — 2 — абсорбция с совмещенным тепломассопереносом; 5_н — 4_н, 5_в — 4_в — кипение раствора при совмещенном тепломассопереносе соответственно в ГНД и ГВД. Далее для каждой из схем отдельно. АБХМД с параллельной подачей раствора: 2-7_н, 2-7_в — подогрев одной и другой частей крепкого раствора в ТОВД и ТОНД соответственно; 4_в-8_н, 4_н-8_н — охлаждение одной и другой частей крепкого раствора в ТОВД и ТОНД соответственно; АБХМД с прямоточной подачей раствора: 2-7_н-7_в — подогрев всего потока слабого раствора последовательно в ТОНД и ТОВД; 4_н-8_н — охлаждение крепкого раствора в ТОНД; АБХМД с противоточной подачей раствора: 2-7_н — подогрев всего потока слабого раствора в ТОНД; 4_н-7_в — подогрев раствора с промежуточной концентрацией £m в ТОВД; 4_в-8_в-8_н — охлаждение всего потока крепкого раствора последовательно в ТОВД и ТОНД.

Начальными исходными данными для всех режимов были приняты: холодопроизводительность (Q₀ = 1 МВт); температура охлаждаемой и охлажденной воды t_s1 = 12 °С, t_s2 = 7 °С соответственно; температура охлаждающей воды на входе в абсорбер (t_w1 = 24 °С), температура сухого насыщенного греющего пара (t_h = 170 °С), высшая температура кипения раствора в генераторе высокой ступени (t₄^в = 165 °), недонасыщение раствора в абсорбере (Δξ_a = 1,25 %), недовыпаривание раствора в ступени низкого давления генератора (Δξ_r^н = 1,5 %), недовыпаривание раствора в ступени высокого давления генератора (Δξ_r^в = 1,5 %), гидравлическое сопротивление движению пара из испарителя в абсорбер (ΔP_u−a = 0,133 МПа), недорекуперация теплоты на холодной стороне теплообменника растворов (ΔT_тнд = 15 К), недорекуперация теплоты на теплой стороне конденсатора (ΔT_к = 4 К), недорекуперация теплоты на холодной стороне абсорбера (ΔT_а = 6 К), нагрев воды в конденсаторе (Δt_wк = 2 °С), нагрев воды в абсорбере (Δt_wa = 6 °С), коэффициенты теплопередачи в аппаратах определялись по известным зависимостям [1,2].

Для сопоставления параметров циклов АБХМД с различной подачей раствора через ступени генератора, с помощью ранее разработанной математической модели [4], проведены вариантные расчеты при дискретном изменении ранее принятых температур внешних источников: высшая температура кипения раствора в генераторе высокой ступени (t₄^в) имеет значение 165, 155, 150 °С; температура охлаждающей воды на входе в абсорбер (t_w1 принята равной 24, 26, 28 °С. При этом температура кипения (t_o) изменялась в диапазоне 3, 4, 5 °С.

Результаты расчетов показали, что при повышении температуры кипения в указанном диапазоне наибольшей величиной теплового коэффициента (Z) (рис. 2), а, следовательно, и наибольшей термоди-намической эффективностью обладает АБХМД с параллельной подачей раствора. Величина Z АБХМД с параллельной подачей в среднем на 12 % выше, чем у АБХМД с последовательной и на 16 % выше, чем с противоточной подачей. В свою очередь АБХМД с последовательной подачей эффективнее АБХМД с противоточной подачей на 2 %. Однако, величина теплового коэффициента АБХМД с параллельной подачей раствора при t₀ = 2 °С на 6 % ниже, чем у АБХМД с последовательной подачей. Это, вероятно, связано с более высоким значением количества пара рабочего вещества (x), выпариваемого в ГВД машины с параллельной подачей раствора.

Наименьшей суммарной площадью аппаратов (EFj) (рис. 3) рассматриваемых машин, как вывод и наименьшей металлоемкостью трубных пучков обладает АБХМД с последовательным движением раствора. Данная величина приблизительно на 8 % ниже у АБХМД с параллельной подачей раствора и на 19 % ниже, чем у АБХМД с противоточной.

Следствием этого является аналогичный характер зависимости величины суммарной массы соли бромистого лития (SMj), находящегося в машине (рис. 4). В среднем на 14 % ниже данная величина у АБХМД с прямоточной подачей, чем у АБХМД с параллельной подачей и на 35 % ниже, чем у АБХМД с противоточной подачей раствора.

Так как стоимость соли бромистого лития составляет 30—40 % от общих капитальных затрат [3], данная величина является важным технико-экономическим показателем.

Как показали расчеты, дальнейшее понижение высшей температуры кипения раствора в генераторе высокого давления ведет за собой невозможность осуществления термодинамических циклов в данных машинах, т. е. при этом циклы АБХМД превращаются в циклы с одноступенчатой генерацией пара.

Проведенный анализ показал, что для рассмотренных условий по величине теплового коэффициента АБХМД с параллельным движением раствора эффективнее АБХМД с прямоточной и противоточной подачей раствора, однако по капитальным затратам на трубные пучки и количеству соли раствора бромистого лития более эффективной оказалась АБХМД с прямоточным движением раствора. АБХМД с противоточной подачей раствора является менее эффективной, чем рассмотренные выше машины.

Список литературы

1. Бараненко А. В., Тимофеевский Л. С., Долотов А. Г., Попов А. В. Абсорбционные преобразователи теплоты: Монография. — СПб.: СПбГУНиПТ, 2005. — 338 с.

2. Холодильные машины: Учебник для студентов вузов специальности «Техника и физика низких температур» / А. В. Бараненко, Н. Н. Бухарин, В. И. Пекарев, Л. С. Тимофеевский; под общ. ред. Л. С. Тимофеевского. — СПб.: Политехника, 2006. — 944 с.

3. Малышев Л. А., Малинина О. С., Тимофеевский Л. С. Оценка влияния теплообменников растворов на эффективность абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины — Вестник МАХ, 2008. № 2. C. 24-27.

4. Малинина О. С., Тимофеевский Л. С. Математическая модель абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с двухступенчатой генерацией пара рабочего вещества. — Вестник МАХ, 2011. №2.

5. Орехов И. И., Тимофеевский Л. С., Караван С. В. Абсорбционные преобразователи теплоты // Химия. — 1989. — 208 с.